一种轨道交通车辆复合结构测速装置的制作方法

1.本发明涉及轨道交通车辆设备技术领域，具体为一种轨道交通车辆复合结构测速装置。


背景技术：

2.车辆速度监测是轨道交通车辆牵引、制动控制的基础条件。车辆控制器（vcu）根据车辆当前速度值，与列车控制与管理系统（tcms）解算的车辆目标速度值比较后向牵引控制器（tcu）和制动控制器（bcu）下达牵引或制动控制指令，实现列车牵引、控制功能，以及防滑、防空转控制等功能。
3.目前，轨道交通车辆速度监测主要通过安装于车轴端部的轴端速度传感器实现。轴端速度传感器的结构主要包括安装于轴端、与车轴同步转动的测速齿轮，和安装于轴箱端盖、不随车轴转动的测速探头，以及信号处理、传输等电路。测速齿轮由导磁金属材料制造，轨道交通车辆行驶时，测速齿轮随车轴转动，齿顶与齿槽依次扫过测速探头表面（有mm级间隙），基于电磁感应作用在测速探头中感应出周期性的电脉冲信号。其中齿顶扫过测速探头表面时，感应出高电位信号；齿槽扫过测速探头表面时，感应出低电位信号。信号处理电路计算信号的频率，即得到车轮的转速，并将车轮转速传输至vcu。vcu根据车轮转速和存储的车轮直径，计算出轨道交通车辆的运行速度。
4.上述轨道交通车辆速度传感器具有结构简单的优势，但是抗电磁干扰的能力较差。测试齿轮由导磁金属材料制造，并通过螺栓与车轴形成导电连接；而轨道交通车辆轮对（由车轴+车轮构成）是车辆供电回流路径的一部分，通常情况下车轴一端安装轴端速度传感器，另一端安装轴端接地装置；车轴的电位通过传导方式耦合至测速齿轮，车辆供电回流中的交变电流（包括工作电流和谐波电流）通过测速齿轮产生交变磁场，在测速探头中产生干扰信号在轨道交通车辆运行过程中，速度传感器被干扰故障偶有发生，对列车的安全、可靠运行造成影响。为了保证轨道交通车辆的安全、可靠运行，需要研发一种抗干扰能力强的轴端速度传感器。为此，我们提出一种轨道交通车辆复合结构测速装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种轨道交通车辆复合结构测速装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轨道交通车辆复合结构测速装置，包括复合结构测速齿轮、螺栓、传感器探头以及端盖，所述复合结构测速齿轮包括非金属材料的测速齿轮内圈与金属材料的测速齿轮外圈，所述测速齿轮内圈与测速齿轮外圈通过螺栓连接至车轴端面，所述端盖上安装有传感器探头，所述传感器探头正对所述复合结构测速齿轮上方。
7.优选的，所述测速齿轮内圈与测速齿轮外圈呈凹凸配合卡接。
8.优选的，所述测速齿轮内圈与测速齿轮外圈通过粘胶连接。
9.优选的，所述车轴外侧连接有车轮且车轴随车轮转动，所述车轴通过轴承与端盖内壁连接。
10.优选的，所述螺栓为非金属材料螺栓，所述测速齿轮内圈、测速齿轮外圈和车轴端部对应开设有与螺栓配合使用的通孔。
11.优选的，所述传感器探头接收测速齿轮外圈齿顶计数信号，并通过信号线缆传输至信号处理模块。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种轨道交通车辆复合结构测速装置，结构设计简单合理，具有较强的实用性，测速齿轮与车轴接触的部分，包括测速齿轮内圈和复合结构测速齿轮与车轴连接的螺栓均采用非金属材料制造，测速齿轮外圈与车轴绝缘；车轴上的整车供电回流电压无法耦合到测速齿轮外圈，从而无法在测速齿轮外圈中感应出干扰信号，抗干扰能力强。
附图说明
13.图1为本发明复合结构测速齿轮及其速度传感器的结构示意图。
14.图2为本发明复合结构测速齿轮的侧向结构示意图。
15.图中：1复合结构测速齿轮、11测速齿轮内圈、12测速齿轮外圈、13螺栓、14传感器探头、15端盖、16车轴、17车轮、18粘胶、19轴承。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种轨道交通车辆复合结构测速装置，包括复合结构测速齿轮1、螺栓13、传感器探头14以及端盖15，复合结构测速齿轮1包括非金属材料的测速齿轮内圈11与金属材料的测速齿轮外圈12，测速齿轮内圈11的材质可选用聚四氟乙烯ptfe、聚碳酸酯pc等，测速齿轮内圈11加工有通孔，与轨道交通车辆车轴16端面的安装孔对齐；测速齿轮外圈12由金属材料制造，如碳钢、磁性不锈钢等；测速齿轮外圈12同样加工有通孔，与轨道交通车辆车辆端面的安装孔对齐，具体的，安装通孔的数量为2-4个。
18.测速齿轮内圈11与测速齿轮外圈12通过螺栓13连接至车轴16端面，将复合结构测速齿轮1通过螺栓13连接至轨道交通车辆车轴16端面，与车轴16以相同转速转动，测速齿轮外圈12与轨道交通车辆车轴16端面无直接接触。
19.端盖15上安装有传感器探头14，传感器探头14正对复合结构测速齿轮1上方，传感器探头14不随轨道交通车辆车轴16转动。
20.传感器探头14为基于电磁感应效应的探头，当复合结构测速齿轮1的齿顶经过传感器探头14时，传感器探头14内感应出高电位信号；当复合结构测速齿轮1的齿槽经过传感器探头14时，传感器探头14内感应出低电位信号。
21.进一步的，测速齿轮内圈11与测速齿轮外圈12呈凹凸配合卡接。测速齿轮外圈12的周向均匀分布测速齿。
22.进一步的，测速齿轮内圈11与测速齿轮外圈12通过粘胶18连接。
23.进一步的，车轴16外侧连接有车轮17且车轴16随车轮17转动，车轴16通过轴承19与端盖15内壁连接。
24.进一步的，螺栓13为非金属材料螺栓，如聚四氟乙烯ptfe、聚碳酸酯pc等，测速齿轮内圈11、测速齿轮外圈12和车轴16端部对应开设有与螺栓13配合使用的通孔。
25.本装置采用的测速齿轮内圈11和螺栓13，使用聚四氟乙烯ptfe、聚碳酸酯pc等工程塑料制造，另外，可以选用其他不导电的非金属材料，如结构陶瓷等代替上述材料，能够有效减轻轨道交通车辆使用时产生的干扰现象。
26.进一步的，传感器探头14接收测速齿轮外圈12齿顶计数信号，并通过信号线缆传输至信号处理模块，传感器探头14通过信号线缆将接收到的复合结构测速齿轮1中测速齿轮外圈12齿顶计数信号传输至信号处理模块，信号处理模块根据复合结构测速齿轮外圈齿顶计数信号计算轨道交通车辆速度，计算轨道交通车辆速度的方法为：其中，v为轨道交通车辆速度，d为轨道交通车辆车轮直径，f为复合结构测速齿轮外圈齿顶计数信号的频率，n为复合结构测速齿轮外圈的齿数。
27.工作原理：该种轨道交通车辆复合结构测速装置，非金属材质的测速齿轮内圈11与金属材质的测速齿轮外圈12组成复合结构测速齿轮1，复合结构测速齿轮1组装在车轴16端部并随其转动，传感器探头14不随轨道交通车辆车轴16转动，测速齿轮与车轴16接触的部分，包括测速齿轮内圈11和复合结构测速齿轮与车轴16连接的螺栓13均采用非金属材料制造，测速齿轮外圈12与车轴16绝缘；车轴16上的整车供电回流电压无法耦合到测速齿轮外圈12，从而无法使测速齿轮外圈12中感应出干扰信号，进而可以保证传感器探头14的感应效果；当复合结构测速齿轮1的齿顶经过传感器探头14时，传感器探头14内感应出高电位信号；当复合结构测速齿轮1的齿槽经过传感器探头14时，传感器探头14内感应出低电位信号；通过信号处理实现对车速的有效监测。
28.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种轨道交通车辆复合结构测速装置，包括复合结构测速齿轮（1）、螺栓（13）、传感器探头（14）以及端盖（15），其特征在于：所述复合结构测速齿轮（1）包括非金属材料的测速齿轮内圈（11）与金属材料的测速齿轮外圈（12），所述测速齿轮内圈（11）与测速齿轮外圈（12）通过螺栓（13）连接至车轴（16）端面，所述端盖（15）上安装有传感器探头（14），所述传感器探头（14）正对所述复合结构测速齿轮（1）上方。2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆复合结构测速装置，其特征在于：所述测速齿轮内圈（11）与测速齿轮外圈（12）呈凹凸配合卡接。3.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆复合结构测速装置，其特征在于：所述测速齿轮内圈（11）与测速齿轮外圈（12）通过粘胶（18）连接。4.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆复合结构测速装置，其特征在于：所述车轴（16）外侧连接有车轮（17）且车轴（16）随车轮（17）转动，所述车轴（16）通过轴承（19）与端盖（15）内壁连接。5.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆复合结构测速装置，其特征在于：所述螺栓（13）为非金属材料螺栓，所述测速齿轮内圈（11）、测速齿轮外圈（12）和车轴（16）端部对应开设有与螺栓（13）配合使用的通孔。6.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆复合结构测速装置，其特征在于：所述传感器探头（14）接收测速齿轮外圈（12）齿顶计数信号，并通过信号线缆传输至信号处理模块。

技术总结
本发明公开了一种轨道交通车辆复合结构测速装置，包括复合结构测速齿轮、螺栓、传感器探头以及端盖，所述复合结构测速齿轮包括非金属材料的测速齿轮内圈与金属材料的测速齿轮外圈，所述测速齿轮内圈与测速齿轮外圈通过螺栓连接至车轴端面，所述端盖上安装有传感器探头，所述传感器探头正对所述复合结构测速齿轮上方。本发明结构设计科学合理，测速齿轮与车轴接触的部分，包括测速齿轮内圈和复合结构测速齿轮与车轴连接的螺栓均采用非金属材料制造，测速齿轮外圈与车轴绝缘；车轴上的整车供电回流电压无法耦合到测速齿轮外圈，从而无法在测速齿轮外圈中感应出干扰信号，抗干扰能力强。强。强。


技术研发人员：穆晓彤
受保护的技术使用者：苏州睿智检测认证有限公司
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/7/13